【科學網】中國科學家發現RNA修飾調控染色質新機制

  

  3月4日,《自然》雜志發表了中國科學院廣州生物醫藥與健康研究院研究員陳捷凱課題組最新研究成果。他們發現哺乳動物中RNA調控異染色質形成的新機制。

  中國科學院北京基因組研究所、國家生物信息中心研究員楊運桂指出,該成果揭示了調控染色質的新功能,對理解RNA上腺苷6號位的甲基化(m6A)的生理功能、染色質調控、干細胞干性調控有新的啟發。 

  研究人員表示,該研究發現帶有一種化學修飾的RNA,能夠“監視”并關閉“外來序列”的DNA,從而提出RNA調控遺傳信息的新通路,同時證明這一通路在干細胞維持中的重要功能,為分子生物學、遺傳學、細胞生物學、再生醫學等諸多研究提供基礎理論支撐。

  染色質是遺傳信息的載體,可以分為轉錄活躍的常染色質和轉錄不活躍的異染色質,以此實現遺傳信息的開關,但這一“開關”如何特異調節的機制尚不明確。

  研究人員發現,異染色質的形成是受具有m6A修飾的RNA調控的,這些RNA上的m6A修飾通過特異性識別蛋白YTHDC1,可以將表觀遺傳因子SETDB1招募到染色質并催化組蛋白H3K9me3修飾與異染色質化。這一機制調控了基因組中大量轉座子來源的“外來序列”(被稱為“轉座元件”),干擾這一機制除了使“外來序列”不正常地活化外,還會影響胚胎干細胞細胞命運狀態和增殖能力。

  研究人員解釋,DNA、RNA、蛋白質等生物大分子,都能被精密的生化反應加上一些特定的修飾,這些修飾就像文件標簽一樣,讓細胞能夠更高效地識別和處理這些“文件”。RNA上腺苷6號位的甲基化稱為m6A,它的存在就像給RNA加了一個門把手,特異識別這個標簽的蛋白YTHDC1,就像一把手來把門關上,并把H3K9me3這樣一把鎖,鎖在這些RNA所結合的DNA和染色質上。

  此外,科學家還發現該機制調控了胚胎干細胞的干性。陳捷凱解釋,RNA修飾調控異染色質的這一機制如果受到干預,胚胎干細胞中本應沉默的諸多“外來序列“就會失去控制開始表達,其中一個副作用就是破壞了胚胎干細胞的多能性,使細胞往發育更早期的細胞命運狀態轉變,因此,這一機制對胚胎干細胞的細胞命運維持起到關鍵作用。

  相關論文信息:https://doi.org/10.1038/s41586-021-03313-9

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